[发明专利]利用LB技术模块化组装胶原膜的方法

说明书

本发明提供一种利用LB技术模块化组装胶原膜的方法，其主要工艺步骤如下：S1、LB制膜用胶原溶液的配置；S2、基底LB膜的制备；S3、模块化组装胶原膜。具体是利用胶原LB制膜技术，通过对LB制膜用胶原溶液的胶原聚集体平均粒径限定及亚相溶液的限定，构建具有67nm D周期且有序定向排列的保持了生物活性的胶原膜。该制备方法条件温和，不破坏胶原结构，其制备所得的胶原膜具有67nm D周期、高度定向、生物相容性好、无毒性的特点，可直接作为生物医学材料应用于生物医学领域。

技术领域

本发明属于生物医用材料制备技术领域，涉及一种利用LB技术模块化组装胶原膜的方法，特别是利用LB技术模块化组装3D仿生各向异性胶原膜的方法。

背景技术

各向异性微架构在生物系统中广泛存在，如肌肉、皮肤、关节软骨、木材等，以执行特定的生物功能。仿生天然材料的结构与功能特性，在传感器、致动器、细胞培养、组织工程等领域具有巨大的应用前景，因而得到广泛的关注。由于天然组织结构的复杂性，仿生天然材料各向异性结构的精准调控一直是具有挑战性的热点课题。胶原是构成动物结缔组织的重要组成结构蛋白，具有低抗原性、良好生物相容性和独特的生物功能，是一种理想的重要生物质材料，已被广泛应用于组织工程、生物医药、整形修复等领域。动物体内，胶原分子以1/4错列方式自组装形成具有67nmD周期结构的各向异性结构微架构：如，肌腱中的胶原纤维平行于单一方向，角膜中的胶原纤维每层呈正交排列，骨骼中的胶原纤维具有分层结构。

为了获得具有更好方向性的胶原纤维，许多调控方式被相继提出，如静电纺丝、流体剪切、磁场辅助、旋涂技术等。静电纺丝和流体剪切是最常用的方法，利用机械变形诱导胶原形成一定的方向性,以具有足够迁移率的高浓度胶原溶液为加工材料，所形成的“胶原纤维”实质为胶原分子的纤维状聚集体，并不存在67nm特征D周期结构(Y.Wakuda,S.Nishimoto,S.Suye,et al.Native collagen hydrogel nanofibres with anisotropicstructure using core-shell electrospinning[J]Scientific Reports,2018,8(1):6248-6248；S.Kwak,A.Haider,K.C.Gupta,et al.Nano Multilayered Scaffolds of PLGAand Collagen by Alternately Electrospinning for Bone Tissue Engineering[J].Nanoscale Research Letters,2016,11(1):323-323.)。磁场辅助以添加了磁性纳米微粒的胶原复合溶液为加工材料，在外环境磁场作用下，溶液中的胶原分子形成2D(二维)单轴排列的聚集纤维。旋涂技术可实现2D胶原纤维层之间不同方向的3D叠层，但2D胶原纤维层上的纤维生长方向易逆转或产生“钩”状(M.Antmanpassig,O.Shefi.Remote magneticorientation of 3D collagen hydrogels fbr directed neuronal regeneration[J].Nano Letters,2016,16(4):2567-2573.；C.Guo,L.J.Kaufrnan.Flow and magneticfield induced collagen alignment[J].Biomaterials,2007,28(6):1105-1114.)。然而，目前的调控技术所形成的“胶原纤维”实质均为胶原分子形成的纤维状聚集体，并不存在67nm特征D周期结构。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种利用LB技术模块化组装胶原膜的方法，该制备方法条件温和，在不超过胶原变性温度下通过调控胶原溶液聚集态结构、亚相溶剂体系、滑障移动速度和表面压的协同作用，高度耦合界面胶原分子自组装驱动力与表面宏观力，构建具有67nm D周期且有序定向排列的保持了生物活性的胶原膜；并且该制备方法条件温和，不破坏胶原结构，其制备所得的胶原膜具有67nm D周期、高度定向、生物相容性好、无毒性的特点，可直接作为生物医学材料应用于生物医学领域。